作者簡介：謝劍敏（１９８６－），女，助理館員，碩士研究生。研究方向：信息資源管理與利用，發(fā)表論文４篇?！ば畔⒆稍兣c服務(wù)·

〔摘要〕語義綁定服務(wù)（SBS）是一個管理語義綁定集合的穩(wěn)定服務(wù)，這種綁定代表了數(shù)據(jù)與元數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)與知識實體之間的關(guān)聯(lián)。了解語義綁定服務(wù)的功能及其實現(xiàn)形式將有助于更好地進行元數(shù)據(jù)管理、開展信息組織工作。

〔關(guān)鍵詞〕元數(shù)據(jù)；元數(shù)據(jù)管理；語義綁定

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０８２１．２０１４．０４．０１７

〔中圖分類號〕ＴＰ３１１１３〔文獻標(biāo)識碼〕Ａ〔文章編號〕１００８－０８２１（２０１４）０４－００７８－０４

Semantic Binding Service Metadata Management Function and its Realization FormXie Jianmin

（Library，Guangdong University of Finance，Guangzhou 510521，China）

〔Ａｂｓｔｒａｃｔ〕Semantic binding service（SBS）is a management service semantic binding set,this binding represents the association between data and metadata,metadata and knowledge entities.To understand the semantic binding service function and its realization form,will help us to better development of metadata management,information organization.

〔Ｋｅｙｗｏｒｄｓ〕metadata;metadata management;semantic binding

在一個重要的應(yīng)用領(lǐng)域中，數(shù)據(jù)及服務(wù)提供者都日漸將他們的資源提供給社會群體以作復(fù)雜工作流程中的公共性二次使用。然而，為了讓那些資源在實際應(yīng)用中能發(fā)揮實際效用，供應(yīng)商也必須提供能描述數(shù)據(jù)和服務(wù)特性及功能的詮釋，這就是電子科學(xué)時代的例子。詮釋的目的是使用基于計算機信息庫及計算分析工具來驗證假設(shè)進行總結(jié)、搜索模式或者說明一個已經(jīng)廣為人知的事實。在電子科學(xué)領(lǐng)域中，一個很常見的現(xiàn)象就是供應(yīng)商和消費者分別對資源添加注釋來使他們的發(fā)現(xiàn)更加簡便或可用來記錄，即將它們看作一個實驗中的使用細(xì)節(jié)。因此，當(dāng)按比例放大至成千上萬的資源及這些資源的使用者時，注釋本身就會形成一個新的、龐大的、由分布在很多組織中的異類數(shù)據(jù)構(gòu)成的匯編，沒有一個中心來控制它們的維護。新的信息環(huán)境下，知識性的應(yīng)用對元數(shù)據(jù)管理提出了新挑戰(zhàn)，包括分配、權(quán)限控制、訪問的統(tǒng)一格式及適時的升級。作為一種復(fù)雜的數(shù)據(jù)資源類型，元數(shù)據(jù)需要一些形式的管理來發(fā)揮它的實際作用。語義綁定服務(wù)可以說是一種有效的元數(shù)據(jù)管理方法。

１語義綁定與語義綁定服務(wù)的概念

１１元數(shù)據(jù)的語義結(jié)構(gòu)

元數(shù)據(jù)的語義結(jié)構(gòu)是元數(shù)據(jù)系統(tǒng)的一個層面，對元數(shù)據(jù)元素進行定義。它定義元數(shù)據(jù)元素以及描述其內(nèi)容。它可以描述內(nèi)容形成的標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)容的表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)和可允許的內(nèi)容含量值。所以元數(shù)據(jù)的語義結(jié)構(gòu)包含兩層意思：定義層和標(biāo)準(zhǔn)層。定義層指的是對元數(shù)據(jù)元素的一套定義，賦予其基本的語義特征和使其與其他元素進行區(qū)分。因此定義層需滿足兩個主要功能性要求：描述和區(qū)分。標(biāo)準(zhǔn)層指的是元數(shù)據(jù)元素的一套模式，它包括支配元數(shù)據(jù)元素分配含量值的原則，條件和指導(dǎo)準(zhǔn)則。這些標(biāo)準(zhǔn)定義了信息的來源，內(nèi)容的形成，表現(xiàn)以及范圍。所以標(biāo)準(zhǔn)層包含了3種任務(wù)規(guī)則：形成規(guī)則，表現(xiàn)規(guī)則，可允許規(guī)則。一些元數(shù)據(jù)模式是采用獨立的標(biāo)準(zhǔn)，無須遵循特定的標(biāo)準(zhǔn)，但有些要依據(jù)一定標(biāo)準(zhǔn)來選取，例如MARC記錄所依據(jù)的AACRII。

總的來說，元數(shù)據(jù)模式的定義需用自然語言來表達。為了更好閱讀和理解定義和解釋元數(shù)據(jù)的元素需用人類可理解的語言來操作。但是，元數(shù)據(jù)是基于機讀的數(shù)據(jù)，所以這些定義的語義不僅可以為人類而且也能被機器所識別。因此元數(shù)據(jù)模式的定義需涵蓋兩個語義層：暗示層，利于人類理解；正規(guī)層，可供機器識別。標(biāo)準(zhǔn)層通常通過命名空間制度來定義，這些制度決定和維持了標(biāo)準(zhǔn)的存在。命名空間通過URI進行定義，是一種可以解決命名沖突的機制。元數(shù)據(jù)元素的語義層是通過命名空間來體現(xiàn)它的標(biāo)準(zhǔn)層［１］。

１２現(xiàn)行的元數(shù)據(jù)管理技術(shù)與方法

元數(shù)據(jù)的概念并不新鮮，其在數(shù)據(jù)倉庫環(huán)境中的作用和重要性是不言而喻的。元數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)倉庫中的一個重要組成部分，元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)則是構(gòu)建、管理、維護和使用數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)的核心部件。如果一個數(shù)據(jù)倉庫中沒有元數(shù)據(jù)，那么用戶就不知道如何進行分析［２］。在資源描述框架架構(gòu)數(shù)據(jù)方面，存儲和查詢技術(shù)的發(fā)展支配著元數(shù)據(jù)在管理中的地位。Jena與Sesame是兩個最出名并被廣泛使用的例子：這些系統(tǒng)由傳統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)存儲能力支撐，這一能力是指能提供豐富的、細(xì)粒狀的APIS用來操作和訪問RDF數(shù)據(jù)，同時能用不同的語言對它進行查詢，包括W3CS、Sparql。甲骨文10gRDF是近期新增的，它支持龐大的數(shù)據(jù)集并擁有與查詢語言強度有關(guān)的深層查詢能力，而這一語言與本地查詢有關(guān)。除了基本功能外，RDF在語境化、分配、可擴展性等領(lǐng)域的增強也受到了廣泛關(guān)注。元數(shù)據(jù)操作在文件操作系統(tǒng)中所占的比例高達50%以上，高效的元數(shù)據(jù)管理大致可分為基于子樹和基于Hash2類。由于位于同一目錄中的文件具有較大的訪問相關(guān)性，因此，一般認(rèn)為基于子樹的劃分機制具有較高的性能。傳統(tǒng)的元數(shù)據(jù)分布管理大多采用靜態(tài)子樹管理機制，該機制性能較好，但缺乏動態(tài)的調(diào)整策略。而文件系統(tǒng)訪問模式具有動態(tài)性，也容易引發(fā)元數(shù)據(jù)集群負(fù)載不平衡，從而影響元數(shù)據(jù)集群的整體吞吐率［３］。因此，元數(shù)據(jù)管理方法對提升大規(guī)模存儲系統(tǒng)的性能至關(guān)重要。當(dāng)前存在一些維持明晰元數(shù)據(jù)與它所描述資源之間關(guān)聯(lián)的模型。然而，它們依賴于特設(shè)機制，在html或xhtml文件中包含元數(shù)據(jù)最常見的一種方法就是在文件中將元素應(yīng)用于任何地方。這一元素可以用屬性值對文件特性進行描述。雖然能使用其他用戶定義的特性，但規(guī)范的特性包括作者、過期時間、關(guān)鍵詞列表等等。這也廣泛應(yīng)用于語義網(wǎng)中，例如知識獲取團體及簡單的html實體擴展。Xhtml20倡導(dǎo)一種二中擇一的方式去連接實體和對它們的描述，那么元數(shù)據(jù)就不會與文件內(nèi)容相混淆，它會被包含于一個獨立的文件或文件本身隔開的部分中。包含元數(shù)據(jù)的文件可以通過使用前端的連接元素而附屬于html文件。這一特性允許對文件內(nèi)外的資源進行參照［４］。

１３語義綁定

“語義綁定”（Semantic Binding），也稱為“語義約束”、“語義連接”，從句子結(jié)構(gòu)的角度，它旨在分析出文本中某個部分對另一部分的約束作用信息。語義綁定多種多樣，從語義的角度分類，有動作的方式約束、整體局部約束、時間關(guān)系約束、因果關(guān)系約束等。每一種語義關(guān)系綁定都有若干不同的文本表達方法，一些工作旨在通過大規(guī)模文檔分析，找出具有一定代表性的表達方法，即通常所說的模板；然后以此去匹配判定新的文本，這種模板通常帶有各種特征，或是詞性的約束，或是有必然出現(xiàn)的信號詞，或是有特殊的語法結(jié)構(gòu)。但是可以令人信服的大規(guī)模文檔的收集不是一件容易的事情［５］。語義網(wǎng)代表著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方向。雖然計算機科學(xué)與信息技術(shù)發(fā)展迅速，但是從目前的互聯(lián)網(wǎng)向語義網(wǎng)的轉(zhuǎn)變卻是一個漫長的過程。在當(dāng)前對語義技術(shù)的應(yīng)用狀況下，并非語義越多、表達越豐富就越好，知識表達語言的深度和廣度是由用戶對自動化的需求決定的，即用戶對自動化的需求要與語義技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r相匹配。

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１４語義綁定服務(wù)

英國曼徹斯特大學(xué)的信息組織專家Paolo Missier及其合作者在一篇有關(guān)元數(shù)據(jù)管理需求的論文中提出了一個中間件來用于元數(shù)據(jù)管理。這個中間件的設(shè)計是基于這樣一種實體：即忽略它們在格式上與內(nèi)容上的差異，對所有的元數(shù)據(jù)來說，有兩種簡單的特性是相同的。在定義上，它們始終和一些基礎(chǔ)資源有關(guān)聯(lián)并且在解釋元數(shù)據(jù)時有一些單獨的數(shù)據(jù)信息是可供選擇的。例如，可以用注釋。把這樣的數(shù)據(jù)信息作為實體來參考，目的就是強調(diào)這樣一個事實：它是用來解釋元數(shù)據(jù)的。這就是一個語義網(wǎng)典型而并非特有的設(shè)置。按這種定義，一個相關(guān)的架構(gòu)或XML數(shù)據(jù)同樣也是一個知識實體。把資源與元數(shù)據(jù)注釋之間的聯(lián)系稱為語義綁定，把管理服務(wù)稱為語義綁定服務(wù)（Semantic Binding Service）。語義綁定服務(wù)的目標(biāo)是為元數(shù)據(jù)資源的管理提供一個統(tǒng)一的原始集，也就是說，其在生命周期內(nèi)都在創(chuàng)造、訪問、追蹤及摧毀那些資源。然而，很顯著的一點是它無法在異質(zhì)元數(shù)據(jù)中提供互通性，這在其自己的權(quán)限中也是個難題。因為不同的RDF詮釋會涉及不同的實體，因而使得第三方應(yīng)用在整合它們時會變得比較困難。一般而言，SBS會提供一種統(tǒng)一的方法來維持資源、數(shù)據(jù)和知識實體間的正確聯(lián)系，無論它們何時改變，元數(shù)據(jù)元素中格式和內(nèi)容的差異都會被忽略。

２語義綁定服務(wù)的實現(xiàn)方式

２１多重語義綁定

圖１反映的是一個簡易科學(xué)工作流程的多重語義綁定。工作流程提供者和使用者也許會為相同的工作流程提供多重解釋，而這些工作流程服務(wù)于不同目的且可能會采納不同的注釋類型和格式。圖表中的KEGG是京都基因與基因組百科全書，它是基因組破譯方面的數(shù)據(jù)庫。Abbr最初是在HTML40中引入的，表示它所含的文本是一個更長的單詞或短語。Ids是英文“Intrusion Detection Systems”的縮寫，中文意思是“入侵檢測系統(tǒng)”。Sawsdl則是基于Web服務(wù)語義標(biāo)注語言。該圖表由3部分構(gòu)成，左列說明的是工作流程的輸入至輸出，當(dāng)中會涉及訪問途徑與圖片獲取并且應(yīng)將KEGG基本地址納入其中。右列是當(dāng)前存在的參考本體，而中間列則是元數(shù)據(jù)內(nèi)容的語義綁定。3部分結(jié)合要說明的是：一個工作流程中，不同的工作人員對同一概念會做出不同的注釋，而網(wǎng)絡(luò)對此概念又有新的解釋，因此需要對這些不同的注釋進行語義綁定，指定參考本體，使各工作單位更好地相互理解。Sawsdl為wsdl和XMLSchema提供了一種增加語義注釋的機制，使得wsdl和XMLSchema中的組件可以與外部的語義概念模型聯(lián)系起來，它大大簡化了為Web服務(wù)增加語義信息的工作，有利于推動語義Web服務(wù)的發(fā)展［２］。圖１多重語義綁定

２２語義綁定的狀態(tài)轉(zhuǎn)換

元數(shù)據(jù)自出現(xiàn)之日起就是動態(tài)的：一個文件的注釋經(jīng)常會更新或接替其它的注釋。然而，雖然一些有關(guān)語義繁殖數(shù)據(jù)的升級至相關(guān)元數(shù)據(jù)的工作已經(jīng)完成了，但現(xiàn)行的技術(shù)還是難以支持元數(shù)據(jù)的動態(tài)性。成功的元數(shù)據(jù)管理在它變得無效時就應(yīng)該被察覺，并告知用戶狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。這些工作要完全實現(xiàn)自動化是不太可能的，因此需要進行人工管理。

筆者把圖２中作為整個關(guān)聯(lián)一部分的數(shù)據(jù)與只是數(shù)據(jù)資源分別稱為Ressb與KEsb，語義綁定是有效狀態(tài)中的產(chǎn)物，這個圖闡明了引起數(shù)據(jù)資源、知識資源及元數(shù)據(jù)內(nèi)容變化的事件，其常常會引出一個新的有效的語義綁定。兩個臨時生效狀態(tài)的語義綁定會要求當(dāng)中一個產(chǎn)生生效過程，它會更新一部分或所有的Ressb、KEsb或costentsb，從而引起從有效狀態(tài)到無效狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。對于一個生效的Ressb，這樣的過程會決定新資源的現(xiàn)存元數(shù)據(jù)是否仍然有效并且會提供一個從語義綁定參考至Ressb的更新。例如，用元數(shù)據(jù)來對工作流程中的變化進行注釋，這一過程會決定相同的元數(shù)據(jù)能否與新的工作流程相連。對于一個生效的KEsb而言，問題就在于要決定能否用新的本體論去解釋舊的元數(shù)據(jù)。評價本體論演變對現(xiàn)有知識基礎(chǔ)的影響問題已經(jīng)在很多地方被提了出來。存檔狀態(tài)為不再有效的老化語義綁定提供了一種保留方式，這個狀態(tài)只能被使用于某些描述機制的工作所支撐。當(dāng)中一個已存檔的語義綁定會變回活躍狀態(tài)?？梢酝ㄟ^引入子系統(tǒng)來擴展這個基礎(chǔ)模型，產(chǎn)生的結(jié)果就能對元數(shù)據(jù)的作用做出合理的定義。圖２通用的語義綁定狀態(tài)連接圖

２３語義綁定服務(wù)模型

SBS與OGSA—DAIS模型類似。關(guān)于后者，OGSA數(shù)據(jù)權(quán)限及整合方案是由open Grid論壇的DAIS工作組管理的，他們提出了一個類似的但是限制更大的方法。當(dāng)中只有一個定義了文摘操作或一個Grid計算環(huán)境中數(shù)據(jù)資源標(biāo)準(zhǔn)化使用的單一界面，而忽視架構(gòu)或數(shù)據(jù)模型。這個標(biāo)準(zhǔn)包括對數(shù)據(jù)提供具體的、明確模型訪問的幾種關(guān)系，如對相關(guān)數(shù)據(jù)訪問的OGSA—DAIR。它對異質(zhì)數(shù)據(jù)資源提供了統(tǒng)一的途徑。當(dāng)數(shù)據(jù)模型和內(nèi)容不可知時，它能在服務(wù)范圍內(nèi)封裝請求。SBS附帶提供了具體的元數(shù)據(jù)管理原函數(shù)。現(xiàn)有的元數(shù)據(jù)知識庫、文件管理服務(wù)器、RDF倉庫管理器或文件系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)作用未知的情況下提供了低等級的數(shù)據(jù)管理。SBS通過提供統(tǒng)一的元數(shù)據(jù)管理層來利用這個功能。這個管理層能感知到資源、注釋、注釋生命周期及參考知識實體之間的關(guān)系。SBS對于應(yīng)用而言是有利的，存儲和訪問元數(shù)據(jù)實現(xiàn)了雙重作用：它把語義綁定看作一個簡單的、統(tǒng)一的模型而去維系資源和注釋之間的固定關(guān)系，為管理提供一個單一的服務(wù)界面，在Grid計算環(huán)境下可以以分配的方式進行調(diào)配。

３語義綁定服務(wù)的功能

３１語義綁定服務(wù)的功能圖３SBS的功能

圖３展示的是語義綁定服務(wù)的功能，右邊部分是一個語義綁定組，由語義綁定工廠來進行多重語義綁定的制造，這些SB與元數(shù)據(jù)查詢都同資源描述框架（RDF）有關(guān)。而左邊的用戶組則通過遠程門戶網(wǎng)站網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)資源生命周期、參考內(nèi)容更新等方式與SB組發(fā)生關(guān)系。SBS對一個語義綁定的元數(shù)據(jù)相關(guān)應(yīng)用而言是

一個單一的聯(lián)系點，對SBS及其相關(guān)元數(shù)據(jù)內(nèi)容的檢索而言亦是如此。圖３所闡述的SBS的功能包括創(chuàng)造與摧毀SBS及與元數(shù)據(jù)生命周期有關(guān)的維持它們的邏輯狀況。當(dāng)中，WSRP規(guī)范定義了訪問及查詢資源動態(tài)狀況信息的協(xié)議。WSRL規(guī)范定義了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)資源銷毀的最基本界面。SBS也對元數(shù)據(jù)內(nèi)容提供基于服務(wù)的訪問。通過推進詳細(xì)應(yīng)用的查詢，作為服務(wù)尋求的指定部分至不加以解釋的元數(shù)據(jù)倉庫。當(dāng)前已有數(shù)據(jù)管理領(lǐng)域的專家提出增加一種簡單的反饋擴展至SBS界面中來讓用戶發(fā)現(xiàn)具體元數(shù)據(jù)的相關(guān)信息，例如存儲語言及框架，將SBs與SBS相結(jié)合能使元數(shù)據(jù)進行無縫分配且會提供一個常見的訪問界面，它提供對元數(shù)據(jù)的大范圍訪問而忽略各獨立后臺元數(shù)據(jù)知識庫的限制。SBS在執(zhí)行時會被看作一個狀態(tài)穩(wěn)定的S—OGSA服務(wù)，它與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)框架標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)，并已在GT4平臺上開展。

４結(jié)語

隨著語義萬維網(wǎng)（有人稱之為Web30）的發(fā)展，元數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)資源語義化快速發(fā)展的浪潮中扮演著越來越重要的角色。作為數(shù)字資源揭示和利用的一項重要技術(shù)，元數(shù)據(jù)正向?qū)崿F(xiàn)機器自動處理的方向發(fā)展，而語義綁定服務(wù)是一種有效的元數(shù)據(jù)管理方法，如何更好地運用語義綁定服務(wù)，使機器能夠理解資源信息所代表的語義，并能通過語義分析來進行知識的推理分析，也是網(wǎng)絡(luò)信息組織研究的一個熱點。本文從元數(shù)據(jù)的語義和語義綁定的概念入手，說明語義綁定服務(wù)在元數(shù)據(jù)管理上的有效性，并提出了基于元數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)搜索語義表達，希望能夠進一步提高用戶對數(shù)據(jù)的查詢和檢索，滿足用戶對海量數(shù)據(jù)資源的快速獲取和定位需求，從而更好地進行元數(shù)據(jù)管理、開展信息組織工作。

參考文獻

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（本文責(zé)任編輯：馬卓）

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